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車(chē)載電子設備電磁兼容設計的基本要求及方法
日期：2024-07-04 09:20
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摘要： 為了保證電子設備在復雜的電磁環(huán)境中既不干擾其他設備，而又不受其他設備干擾的影響而能正常工作，這就要求在設備研制的初期階段必須從結構、技術(shù)等方面進(jìn)行嚴格的電磁兼容設計。
1 電磁兼容設計的基本要求
電磁兼容性是電子設備的主要性能之一，在進(jìn)行設備功能設計的同時(shí)，還應進(jìn)行電磁兼容設計。
電磁兼容設計的目的是使所設計的設備在復雜電磁環(huán)境中實(shí)現電磁兼容，因此在進(jìn)行電磁兼容設計時(shí)應滿(mǎn)足以下要求：首先明確設備所滿(mǎn)足的電磁兼容指標，然后確定設備的敏感器件、干擾源及干擾途徑，有針對...
為了保證電子設備在復雜的電磁環(huán)境中既不干擾其他設備，而又不受其他設備干擾的影響而能正常工作，這就要求在設備研制的初期階段必須從結構、技術(shù)等方面進(jìn)行嚴格的電磁兼容設計。
1 電磁兼容設計的基本要求
電磁兼容性是電子設備的主要性能之一，在進(jìn)行設備功能設計的同時(shí)，還應進(jìn)行電磁兼容設計。
電磁兼容設計的目的是使所設計的設備在復雜電磁環(huán)境中實(shí)現電磁兼容，因此在進(jìn)行電磁兼容設計時(shí)應滿(mǎn)足以下要求：首先明確設備所滿(mǎn)足的電磁兼容指標，然后確定設備的敏感器件、干擾源及干擾途徑，有針對性地采取措施，*后通過(guò)試驗了解設備是否達到了電磁兼容指標要求。
2 電磁兼容設計所采取的方法
對于通信車(chē)而言，通常其所裝載的設備量很多，包括配電設備、通信設備及終端設備等，各設備間很容易形成電磁干擾，進(jìn)而影響通信質(zhì)量，因此設備在進(jìn)行電磁兼容設計時(shí)要從3 要素（ 干擾源、耦合途徑和敏感設備） 出發(fā)，采取各種有效手段，抑制干擾源，消除或減弱干擾耦合，增加敏感設備的抗干擾能力。
以某車(chē)載電子設備為例，由數字電流表、數字電壓表、轉換開(kāi)關(guān)、斷路器、控制保護單元、互感器、接觸器等單元及元器件組成，其中數字電流表、數字電壓表、轉換開(kāi)關(guān)、斷路器布置于前面板上，控制保護單元、互感器、接觸器等單元及元器件放在機箱內部。此設備要滿(mǎn)足 GJB151A- 97 有關(guān)的電磁兼容指標要求，在結構設計等方面采取的主要措施有：儀表窗口的屏蔽; 機箱縫隙的屏蔽; 各單元合理布局及其屏蔽;電纜敷設以及電源線(xiàn)濾波等。
圖1 儀表窗口的屏蔽
2.2 機箱縫隙的屏蔽
影響屏蔽完整性的主要因素是屏蔽體上的接縫。此車(chē)載電子設備的框架是采用鋁板折彎后對焊而成，焊縫平滑連續，屬于長(cháng)久性接縫，這種接縫處的射頻電阻幾乎與金屬板本身的射頻電阻相同，從而保證了屏蔽體接合處的電氣連續性。對于可拆式接縫，如機箱、蓋板接合處，往往采用螺釘緊固方式，由于螺釘的間距不宜太小，接合表面的不平整以及蓋板材料的翹曲變形等原因，使接合面處不可避免地產(chǎn)生了縫隙，降低了機箱的屏蔽效能，為此采取了2 種方法來(lái)解決此問(wèn)題：增加縫隙深度，為了增加縫隙深度，機箱的彎邊寬度取15 mm，重疊尺寸越大，屏蔽效能越好; 減小縫隙長(cháng)度，由于鈑金機箱很難做到接合面處的高精度，為了彌補此缺陷，采用了經(jīng)濟、實(shí)用的方法，在接合面處粘貼帶背膠的鈹青銅簧 片，由于簧 片具有一定的彈性，裝配后簧 片變形，接觸面產(chǎn)生一定的壓力，使接合面具有了一定的電氣連續性。
2.3 機箱內部各單元布局及其屏蔽
合理布置設備內各單元及元器件的位置，可以做到既經(jīng)濟又實(shí)用地減小干擾程度。首先必須明確干擾源和受感器，在本設備中干擾源是控制保護器，敏感設備是數字電流表和電壓表，為了避免二者緊鄰，把它們分別放置于機箱的后部和前部，用空間距離減弱彼此的電磁干擾。為了達到更有效的屏蔽效果，又在電流、電壓表的表體外圍罩有屏蔽盒，表頭緊貼前面板的屏蔽玻璃，玻璃的絲網(wǎng)毛邊通過(guò)螺裝金屬外框將它和機箱、屏蔽盒聯(lián)成一體，從而使表體完全處于電氣連續的金屬罩中（ 如圖1 所示） ，而電流、電壓表引線(xiàn)則由裝在屏蔽盒上的穿心電容引入，這樣使引線(xiàn)所感應的干擾信號被旁路接地。同樣控制保護器也用屏蔽盒對其進(jìn)行了屏蔽，進(jìn)一步減小了它對外的輻射能量，從而獲得較好的屏蔽效果。
2.4 電纜選用及敷設
因為電纜是高效的電磁波接收和輻射天線(xiàn)，也是干擾傳導的良好通道，絕大多數設備的電磁兼容問(wèn)題是電纜造成的，解決電纜問(wèn)題的主要方法之一是對電纜進(jìn)行屏蔽，所以此設備選取了屏蔽層質(zhì)量好（ 低阻抗） 的電纜，并且保證電纜屏蔽層與機箱360.。低阻抗搭接，使屏蔽層與機箱構成一個(gè)完整的屏蔽體，這樣在一定程度上能夠解決電纜輻射的問(wèn)題。與此同時(shí)，在電裝布線(xiàn)時(shí)，要求電源配電線(xiàn)路與其它各類(lèi)線(xiàn)路保持150mm 距離，敏感電路和干擾電路各自單獨敷設，不能交叉重疊，且加大線(xiàn)束的間距，避免線(xiàn)纜間的耦合。
2.5 電源線(xiàn)濾波
為了抑制電源輸入端高頻干擾信號對本系統的影響，加裝了EMC 電源線(xiàn)濾波器。濾波器不同于其他電子元器件，它的性能與其安裝方式有很大關(guān)系，所以在濾波器的安裝方式上采取了一系列措施。如圖2 所示，首先濾波器輸入與輸出線(xiàn)要遠離，以避免由于兩端耦合而導致高頻濾波效果變差等現象產(chǎn)生; 其次濾波器外殼與機箱低阻抗接觸，同時(shí)要減短電源端口到濾波器的連線(xiàn)，當電流進(jìn)入機箱后，先流經(jīng)濾波器進(jìn)行濾波，然后再到其他各單元; *后電源端口與濾波器之間連線(xiàn)也要進(jìn)行屏蔽，這樣外界的電磁干擾不能沿電源線(xiàn)進(jìn)入設備，機箱內的電磁干擾也無(wú)法傳出機箱，造成干擾發(fā)射超標?！?nbsp;
1 電磁兼容設計的基本要求
電磁兼容性是電子設備的主要性能之一，在進(jìn)行設備功能設計的同時(shí)，還應進(jìn)行電磁兼容設計。
電磁兼容設計的目的是使所設計的設備在復雜電磁環(huán)境中實(shí)現電磁兼容，因此在進(jìn)行電磁兼容設計時(shí)應滿(mǎn)足以下要求：首先明確設備所滿(mǎn)足的電磁兼容指標，然后確定設備的敏感器件、干擾源及干擾途徑，有針對性地采取措施，*后通過(guò)試驗了解設備是否達到了電磁兼容指標要求。
2 電磁兼容設計所采取的方法
對于通信車(chē)而言，通常其所裝載的設備量很多，包括配電設備、通信設備及終端設備等，各設備間很容易形成電磁干擾，進(jìn)而影響通信質(zhì)量，因此設備在進(jìn)行電磁兼容設計時(shí)要從3 要素（ 干擾源、耦合途徑和敏感設備） 出發(fā)，采取各種有效手段，抑制干擾源，消除或減弱干擾耦合，增加敏感設備的抗干擾能力。
以某車(chē)載電子設備為例，由數字電流表、數字電壓表、轉換開(kāi)關(guān)、斷路器、控制保護單元、互感器、接觸器等單元及元器件組成，其中數字電流表、數字電壓表、轉換開(kāi)關(guān)、斷路器布置于前面板上，控制保護單元、互感器、接觸器等單元及元器件放在機箱內部。此設備要滿(mǎn)足 GJB151A- 97 有關(guān)的電磁兼容指標要求，在結構設計等方面采取的主要措施有：儀表窗口的屏蔽; 機箱縫隙的屏蔽; 各單元合理布局及其屏蔽;電纜敷設以及電源線(xiàn)濾波等。
圖1 儀表窗口的屏蔽
2.2 機箱縫隙的屏蔽
影響屏蔽完整性的主要因素是屏蔽體上的接縫。此車(chē)載電子設備的框架是采用鋁板折彎后對焊而成，焊縫平滑連續，屬于長(cháng)久性接縫，這種接縫處的射頻電阻幾乎與金屬板本身的射頻電阻相同，從而保證了屏蔽體接合處的電氣連續性。對于可拆式接縫，如機箱、蓋板接合處，往往采用螺釘緊固方式，由于螺釘的間距不宜太小，接合表面的不平整以及蓋板材料的翹曲變形等原因，使接合面處不可避免地產(chǎn)生了縫隙，降低了機箱的屏蔽效能，為此采取了2 種方法來(lái)解決此問(wèn)題：增加縫隙深度，為了增加縫隙深度，機箱的彎邊寬度取15 mm，重疊尺寸越大，屏蔽效能越好; 減小縫隙長(cháng)度，由于鈑金機箱很難做到接合面處的高精度，為了彌補此缺陷，采用了經(jīng)濟、實(shí)用的方法，在接合面處粘貼帶背膠的鈹青銅簧 片，由于簧 片具有一定的彈性，裝配后簧 片變形，接觸面產(chǎn)生一定的壓力，使接合面具有了一定的電氣連續性。
2.3 機箱內部各單元布局及其屏蔽
合理布置設備內各單元及元器件的位置，可以做到既經(jīng)濟又實(shí)用地減小干擾程度。首先必須明確干擾源和受感器，在本設備中干擾源是控制保護器，敏感設備是數字電流表和電壓表，為了避免二者緊鄰，把它們分別放置于機箱的后部和前部，用空間距離減弱彼此的電磁干擾。為了達到更有效的屏蔽效果，又在電流、電壓表的表體外圍罩有屏蔽盒，表頭緊貼前面板的屏蔽玻璃，玻璃的絲網(wǎng)毛邊通過(guò)螺裝金屬外框將它和機箱、屏蔽盒聯(lián)成一體，從而使表體完全處于電氣連續的金屬罩中（ 如圖1 所示） ，而電流、電壓表引線(xiàn)則由裝在屏蔽盒上的穿心電容引入，這樣使引線(xiàn)所感應的干擾信號被旁路接地。同樣控制保護器也用屏蔽盒對其進(jìn)行了屏蔽，進(jìn)一步減小了它對外的輻射能量，從而獲得較好的屏蔽效果。
2.4 電纜選用及敷設
因為電纜是高效的電磁波接收和輻射天線(xiàn)，也是干擾傳導的良好通道，絕大多數設備的電磁兼容問(wèn)題是電纜造成的，解決電纜問(wèn)題的主要方法之一是對電纜進(jìn)行屏蔽，所以此設備選取了屏蔽層質(zhì)量好（ 低阻抗） 的電纜，并且保證電纜屏蔽層與機箱360.。低阻抗搭接，使屏蔽層與機箱構成一個(gè)完整的屏蔽體，這樣在一定程度上能夠解決電纜輻射的問(wèn)題。與此同時(shí)，在電裝布線(xiàn)時(shí)，要求電源配電線(xiàn)路與其它各類(lèi)線(xiàn)路保持150mm 距離，敏感電路和干擾電路各自單獨敷設，不能交叉重疊，且加大線(xiàn)束的間距，避免線(xiàn)纜間的耦合。
2.5 電源線(xiàn)濾波
為了抑制電源輸入端高頻干擾信號對本系統的影響，加裝了EMC 電源線(xiàn)濾波器。濾波器不同于其他電子元器件，它的性能與其安裝方式有很大關(guān)系，所以在濾波器的安裝方式上采取了一系列措施。如圖2 所示，首先濾波器輸入與輸出線(xiàn)要遠離，以避免由于兩端耦合而導致高頻濾波效果變差等現象產(chǎn)生; 其次濾波器外殼與機箱低阻抗接觸，同時(shí)要減短電源端口到濾波器的連線(xiàn)，當電流進(jìn)入機箱后，先流經(jīng)濾波器進(jìn)行濾波，然后再到其他各單元; *后電源端口與濾波器之間連線(xiàn)也要進(jìn)行屏蔽，這樣外界的電磁干擾不能沿電源線(xiàn)進(jìn)入設備，機箱內的電磁干擾也無(wú)法傳出機箱，造成干擾發(fā)射超標?！?nbsp;
圖2 電源濾波器安裝方式
3測試結果及完善措施
圖3 測試結果圖
